海底地质研究 -海洋地质研究生就业

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海洋地质调查工作对设备的需求 . W0 k" T* O. o6 @

海洋地质调查使用的都是高精尖的专业设备，每一台都会是很昂贵的，比如海洋重力仪，一台要500多万人民币，这也就是为什么我们国家提出要加快建设海洋强国，这可不是一般国家能够做到的。海洋地质调查中会使用大量的调查设备和仪器，根据调查的目的不同，有选择地在调查船上进行搭载使用。

首先，我们要在海上航行，需要精准的全球定位导航，早期的海洋地质调查都是采用美国的GPS系统，而现在基本都是采用我们国家自己研发的北斗导航系统，时时刻刻指引我们前进的方向，到达既定目标海域。如果我们想查清海底表层沉积物的类型、元素组成，就需要使用重力箱式取样器或抓斗，顾名思义，就是将一个箱子形状的取样器，通过重力自由落体，砸入海底，将海底沉积物取上来。当然，实际上设备的设计和取样过程更为复杂。陆地上打钻需要钻机，我们在海洋地质调查船上进行钻探也是需要钻机的，因为在海上钻探，我们需要调查船有很好的锚定设备，通过抛锚来让船固定不动，保持钻机和钻杆的稳定。近海钻探，基本都是采用这种方法，但大洋钻探则更为先进，不需要通过锚链，通过船自身配备的定位系统和动力调整系统，消除海上的风浪、海水中的海洋环流和潮流对船只的影响，保持静止不动。

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开展海洋地质调查还需要配备大量的地球物理探测设备，如测深仪、侧扫声呐、单道地震测量系统、多道地震测量系统、重力仪和磁力仪等。比如我们要测量海洋的水深，大家是不是以为用尺子伸到海底进行测量？历史上，最早的大洋水深测量还真是这么做过。1520年，著名航海家麦哲伦曾尝试着在远海探测海水的深度。他们利用唯一的一条800米长的绳子，一端拴好一个重锤，然后把绳子放到海里进行水深测量。但是，实际上他并没有成功，这也很容易理解，因为大洋太深，如果绳子太长了，绳子本身的在水中的重量就会增加，一旦绳子的重量超过了重锤的重量，人就无法感觉到重锤是否到了海底，因而也就无法测量出海洋的深度。实际上海洋地质调查测量水深是通过单波束测深仪和多波束测深仪进行，二者的区别在于发射声波的波束数量不同，多波束更为精确，而且可以呈面状覆盖海底进行测量。其原理比较简单，就是利用声波在均匀介质中呈直线传播及在不同介质界面上会产生反射的原理。当然，实际测量中，我们还要考虑测量船本身姿态、海面潮差变化等影响，进行校正。

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此外，侧扫声呐系统也跟水深测量有一定关系，是利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备，又称旁侧声呐或海底地貌仪，用来调查海底地形。声呐最早是1906年由英国海军刘易斯·尼克森所发明，距今已有110年历史，当时是为了侦测冰山，后来，在第一次世界大战时被广泛应用在战场上，用来侦测潜藏在水底的潜水艇。

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又如，如果我们想知道海底下的地层中埋藏着什么，有没有石油、天然气和水合物等资源，我们需要用到船载单道地震和多道地震测量系统。跟水深测量的单波束和多波束测量系统一样，其主要区别在于，震源发射的数量和接收器的数量，以及地层测量的精度。另外，这里的“地震”不是我们通常认识的自然界的可怕地震，即表现为楼座倒塌、道路破裂，给人们的生命财产带来大量损失；而是通过船载的设备，专业上称为“空气枪”或“电火花”震源，其实是一个声波发射器。顾名思义，空气枪就是来释放震源，“砰”的一声击发，释放出地震波信号，然后通过船尾拖着的一条或两条长长接收电缆，获取地震波信号在不同地层反射回来的时间和强弱，输出地震相地层剖面，然后通过计算解译出其中蕴含的实际地层信息。根据不同地层的特有属性进行资源圈定，如含油气地层会吸收地震波的强度，而纯沉积岩石地层的穿透速度较快等。

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海洋地质调查中常用的地球物理探测设备还有重力仪和磁力仪，就是通过仪器来测量调查船经过的海域的重力场和磁力场数值。其实这个数值在全球各地都是不相同的，它的变化反应了当地的地壳及上地幔中各种岩层的密度差异。磁力就是地球周围磁场的数值，中国古代四大发明之一—指南针，就是利用地球磁场来指引方向。而海洋地质调查则是通过船上的磁力仪系统来测量海洋的磁场强度变化，这有助于我们识别和发现海底的地质构造和矿产资源。

最后，再聊聊大家都非常感兴趣的大洋深潜器，这可是目前深海海洋地质调查最炙手可热的装备，目前世界上只有俄、美、日、德、法及挪威等少数国家拥有，当然，我们中国也有自行设计研发的深潜器。深潜器根据功能设计分为载人深潜器、无人深潜器和遥控深潜器等三种主要类型。深潜器主要用于海洋调查，采集水下标本，深海石油资源的勘探与开发。目前，我国海洋地质调查中经常登台亮相的是“奋斗者号”、“蛟龙号”、“深海勇士号”等载人深潜器，分别在太平洋、印度洋及中国南海取得了大量的沉积物样品和生物标本。2020年11月10日，“奋斗者号”在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，刷新中国载人深潜的新纪录，这是世界同类作业型潜水器最大下潜深度。让我们为中国海洋地质调查科研和技术装备团队的开拓创新，永争第一的精神和能力点赞！

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文字来源：《浅谈“海洋地质调查”》（本文荣获“保护地球  精彩地质”第二届科普作品大赛一等奖，作者：王中波，系青岛海洋地质研究所正高级工程师，长期从事海洋地质调查、海洋沉积研究工作），图片来自网络。

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